如图所示,滑块A、B的质量分别为m1与m2,m1<m2,由轻质弹簧相连接置于水平的气垫导轨上,用一轻绳把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后绑紧.两滑块一起以恒定的速率v
◎ 题目
如图所示,滑块A、B的质量分别为m1与m2,m1<m2,由轻质弹簧相连接置于水平的气垫导轨上,用一轻绳把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后绑紧.两滑块一起以恒定的速率v0向右滑动.突然轻绳断开.当弹簧伸至本身的自然长度时,滑块A的速度正好为0.求: (1)绳断开到第一次恢复自然长度的过程中弹簧释放的弹性势能Ep; (2)在以后的运动过程中,滑块B是否会有速度为0的时刻?试定量分析证明. |
◎ 答案
(1)当弹簧处压缩状态时,系统的机械能等于两滑块的动能和弹簧的弹性势能之和,当弹簧伸长到自然长度时,弹性势能为0,因这时滑块A的速度为0,故系统的机械能等于滑块B的动能.设这时滑块B的速度为v,则有E=
因系统所受外力为0,由动量守恒定律(m1+m2)v0=m2 v,解得E=
由于只有弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒
(2)假设在以后的运动中滑块B可以出现速度为0的时刻,并设此时A的速度为v1, 弹簧的弹性势能为Ep′,由机械能守恒定律得
根据动量守恒得(m1+m2) v0=m1 v1, 求出v1代入上式得:
因为Ep′≥0,故得:
|